DE391785C - Verbrennungskraftmaschine mit Wasserverteiler - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine mit Wasserverteiler

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DE391785C
DE391785C DEE26029D DEE0026029D DE391785C DE 391785 C DE391785 C DE 391785C DE E26029 D DEE26029 D DE E26029D DE E0026029 D DEE0026029 D DE E0026029D DE 391785 C DE391785 C DE 391785C
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DEE26029D
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Verbrennungskraftmaschine mit Wasserverteiler. Bei den bekannten #-ci-hrennungskraftmaschinen, die mit hohenKompressionen endhohen Verbrennungstemperaturen arbeiten, ist man genötigt, Abkühlungsvorrichtungen in die Zylinder und auch in die Kolben einzubauen. Abgesehen von den damit verbundenen Konstruktionsschwierigkeiten verursachen diese Vorrichtungen einen Kraftverlust, da die von den Abkühlungsmitteln aufgenommenen Kalorien verlorengehen.
  • her Zweck der Erfindung ist die Anordnung Üines Zylinderkopfes, der die Anwendung von hohen Kompressionen gestattet, und der im Innern finit Abkühlungs- und Brennstoffverteilungsorganen veisehen ist, derart, daß die bei der Verbrennung von den Abkühlungsinitteln aufgenommenen Kalorien im Laufe desselben Kolbenhubes wiedergewonnen und in Arbeit umgesetzt «erden. DieAbkühlungsmittel bestehen aus Wasser, Wasserdampf, zweckmäßig abgekühlten Auspuffgasen oder aus jedem anderen unverbrennbaren Gas.
  • Die die Erfindung bildende Wasser- oder Dampfeinführung bezweckt und bewirkt nicht die Herabsetzung der Gastemperatur und des Verdichtungsdruckes, sondern lediglich den Schutz der Explosionskammerwände gegen den Feuerstrahl mittels dünner Wasser- oder Eampfschichten und die Verwertung der von diesen Schutzschichten aufgenommenen Wärme im Laufe des Arbeitshubes.
  • Ein solcher Zylinderkopf kann ebensowohl für einen Viertakt- wie für einen Zweitaktmotor Verwendung finden. Die Lufteinführung findet in bekannter Weise statt. Auch kann die Zahl und die Anordnung der Zylinder beliebig sein.
  • Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i und 2 den Metor in schematischem Aufriß und schematischen Seitenansichten. Abb. , ist ein Vertikalschnitt durch einen Zylinderkopf, in welchem die Wasser- und Brennstoffverteiler voneinander getrennt und schematisch dargestellt sind. Abb..l ist ein Horizontalschnitt durch den Zylinderkopf nach Abb. 3. Abb. 5 ist ein Vertikalschnitt durch einen Zylinderkopf finit einem einzigen Verteiler, der die Wasser- und Brennstoffdüsen in sich vereint, Abb. fein dazugehöriger Horizontalschnitt.
  • i bezeichnet das Gestell (Abb. i und 2), in welchem die Kurbelwelle 2 gelagert ist, die an einem Ende ein Schwungrad ,; trägt. Von dem anderen Ende der Welle aus wird durch eine Zahnräderübersetzung 4 eine Nockenwelle 5 mittels einer Muffe 73 angetrieben. Die Nocken oder Daumen der Welle 5 steuern die verschiedenen Organe der doppelt wirkenden Pumpe 6, die auf einer Seite als Brennstoffpumpe, auf der anderen Seite als Wasserpumpe arbeitet und die Verteiler speist, die in dein Zylinderkopf 8 untergebracht sind. I;ieser Zylinderkopf sitzt auf dem Zylinder 9, in welchem ein Kolben io mit der Kolbenstange ii bewegt wird.
  • Bevor der Brennstoff durch die Pumpe angesaugt wird, wird er durch die Auspuffgase des Motors erwärmt. Zu diesem Zweck durchqueit das von dem Behälter 83 kommende Zuleitungsrohr 82 den Auspufftopf oder eine Abzweigung 84 des Auspuffes.
  • Nach Abb. 3 und .1 besteht der Wasser- oder lampfverteiler aus zwei Röhren 12 und 121, die mit einer Anzahl konischer, teils gegen die innere Fläche des Zylinderkopfes 8, teils gegen die Fläche des Kolbenbodens gerichteter öffnungen i3 versehen ist, wodurch die Wasse#--strahlen 1<1 (dargestellt mit gestrichelten Linien) eine dünne Schicht von Wasser oder i'ampf (Gas) auf die beiden Flächen des Zylinderkopfes und des Kolbenbodens legen. Diese Schichten verhindern, daß die Brennstoff-:>trahlen 1,9 (dargestellt mit vollen Linien) mit diesen Flächen direkt in Berührung kommen. Je nach der Beschaffenheit des Brennstoffes und dein zulässigen Eruck der Brennstoffpumpe kann entweder der enge oder der weite Teil der konischen Öffnungen 13 dem Verbrennungsrauen zu gerichtet sein. Per zerstäubte Brenn-! Stoff brennt unmittelbar, nachdem er aus den Öffnungen 1; des Brennstoffverteilers i6 heraustritt. Per Brennstoffverteiler i6 ist mit wärmeaustauschenden Rippen 18 versehen, welche eine sofortige Verdampfung des flüssigen Brennstoffes herbeiführen oder auch zur Erwärinung bereits gasfi:rmigen Brennstoffes dienen. Die Umfassungswände des Zylinderkopfes, welche mit den flammenden Gasen in Berührung kommen könnten, können nötigenfalls mit einer feuerfesten Masse z9 als Schutzmittel ausgekleidet sein.
  • Der einteilige Brennstoffverteiler 7 (Abb. 5 und 6) ist mit drei konischen Längskanälen versehen, wovon der mittlere, 2o, für den Brennstoff und die beiden äußeren, 21 und- 22, für den Dampf oder das Wasser zur Bildung der Schutzschichten für die Wände bestimmt sind. Dieser zweckmäßig ebenfalls mit Rippen versehene Verteiler hat eine Anzahl schief verlaufender enger Düsen 23. Die Düsen sind derart verteilt, daß ihr Gesamtquerschnitt in allen Punkten mit dem betreffenden Querschnitt des mittleren Kanals übereinstimmt, von welchem sie ausgehen. Diese Bedingungen sind notwendig, um bei den verschiedenen Geschwindigkeiten des Motors und der Einspritzungen eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffdampfgemisches beizubehalten. Die Anzahl der Düsen 23 und ihre Stellung zu den Kanälen 2o und 22 ist mit Rücksicht auf die Form des Zylinderkopfes so gewählt, daß eine möglichst gute Verteilung des Brennstoffes in der umgebenden Luft erreicht wird.
  • Für größere Motoren können mehrere solcher Verteiler vorgesehen werden, welche durch Hähne gleichzeitig oder bei kleineren Geschwindigkeiten bzw. Belastungen auch einzeln in oder außer Betrieb gesetzt werden können.
  • Wie man aus Abb. 5 ersieht, ist der Zylinderkopf mit Ventilen24 ausgerüstet, deren Anzahl und Bestimmung von Art und Arbeitsweise des Motors abhängig ist. Diese Ventile können ebenfalls durch den Dampfstrom bestrichen werden. Außerdem ist eine Zündkerze 25 vorgesehen, welche die Zündungen bei der Ingangsetzung des Motors sichert, und zwar so lange, bis Selbstzündung des eingespritzten Brennstoffes in der komprimierten und dadurch hocherhitzten Luft eintritt.
  • Die Arbeitsweise des Motors ist wie folgt Im Augenblick der Einspritzung werden Wasser und flüssiger Brennstoff mehr oder weniger schon beim Austritt aus, ihrem Verteiler verdampft. Diese Verdampfung wird durch die von den Rippen bei der vorhergegangenen Verbrennung aufgenommene \#,'ärme herbeigeführt.
  • Der Dampf oder das Wasser, welches auf die erhitzten Innenflächen des Zylinderkopfes und des Kolbens gespritzt wird, erwärmt bzw. verdampft und kühlt dabei die betreffenden Flächen während der Verbrennungsperiode. I;urch diese Verdampfung wird auch zwischen der Flamme und den Wandungen eine die Wärme schlecht leitende Schutzschicht gebildet, welche wesentlich kälter ist als die Flamme.
  • Während der Expansion geht ein Teil der Wärme des verbrannten Stoffes, welcher bei den üblichen Motoren verlorengeht, in die Schutzschichten über und erhitzt dieselben. Die so aufgespeicherte Wärme wird nachher zurückgewonnen, wenn der Eruck im Zylinder unter denjenigen Betrag sinkt, welcher der Temperatur des überhitzten I'ampfes entspricht.
  • Die bei den bekannten Motoren durch die M'asserkühlung abgeführte Wärmemenge beträgt ungefähr 35 Prozent der durch eine gute Verbrennung freigemachten Kalorien. Von diesen Kalorien entfallen mehr als die Hälfte (ungefähr 2o Prozent), welche durch den Zylinderkopf und den Kolben verlorengehen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann man einen großen Teil der sonst verlorengehenden Kalorien zurückgewinnen und dadurch die Leistung der Maschine steigern, wodurch der Brennstoffverbrauch verringert wird.
  • Das beschriebene und gezeichnete Ausführungsbeispiel kann in seinen Formen, Abmessungen und Verhältnissen geändert werden, wobei Zweck, Wirkungsweise und Leistung dieselben bleiben.

Claims (3)

  1. PATEN T-ANSPRTJCHE_ z. Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderkopf ein aus zwei Röhren bestehender Eampf-oder Wasserverteiler eingebaut ist, welcher mit Öffnungen versehen ist, durch welche auf die innere Fläche des Zvlinderbodens und auf die Fläche des Kolbenbodens eine I'ampfschicht gespritzt wird, die während der Verbrennung als Schutzschicht zwischen den Flammen und diesen Flächen dient.
  2. 2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderkopf dem Wasser- oder Eampfverteilergegenüber liegend ein den Brennstoff ausspritzender Verteiler eingebaut ist, der mit Rippen zur Aufspeicherung der für die Verdampfung des Brennstoffes nötigen `Wärme versehen ist.
  3. 3. Verbrennungskraftmaschine nach den Ansprüchen z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verteiler zu einem Verteiler mit drei konischen Längskanälen vereinigt sind, wobei der mittlere Kanal für die Ausspritzung des Brennstoffes und die beiden äußeren Kanäle für die Ausspritzung des Dampfes oder Wassers dienen.
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